叶片稳定性测试方法及测试工装与流程

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种叶片稳定性测试方法及测试工装。

背景技术：

风电发力机组中的叶片在投产使用之前一般需要通过静态试验来验证叶片后缘的稳定性。如图1所示，现有技术中静态试验的方法通常将叶片b的根部b1一端固定，叶片b的另一端b2自由放置，然后沿叶片b的长度方向选择若干个吊装位置，用吊车沿图1中箭头所示的方向拉伸叶片b一定距离，叶片后缘局部区域a因叶片b变形产生挤压形变，可以用应变片测量该后缘局部区域a的应变数据。最后将测量的应变数据与理论应变数据进行对比，以估算叶片后缘的稳定性。

但是，上述方案必须制作全尺寸的叶片，而实际测量的只是其中一部分，成本较高。另外，尽管制造全尺寸叶片进行试验还能测量其它结构参数，但是当需要提前计算后缘稳定性并加以验证时，需要等待全尺寸叶片加工完再测量后缘的稳定性，验证时间过长，影响了叶片的设计周期。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种叶片稳定性测试方法及测试工装，其可以通过预先测试叶片段的稳定性验证整个叶片的稳定性。

一方面，本发明实施例提供了一种叶片稳定性测试方法，该稳定性测试方法包括：提供待测试的叶片段，在叶片段的待测部位粘贴感测元件；将叶片段沿预定方向放置于测试工装的夹紧装置中，以使叶片段沿自身长度方向的两端被夹紧装置夹持；启动测试工装的驱动机构，以带动夹紧装置向叶片段的待测部位施加挤压力，其中，夹紧装置对应于叶片段的与待测部位相对的一端设置有转轴；获取由感测元件测得的数据。

根据本发明实施例的一个方面，叶片段的待测部位为叶片后缘，预定方向为叶片段的前缘朝下放置、后缘朝上放置的方向。

根据本发明实施例的一个方面，挤压力f的大小满足式(1)：

f＝(f0×l1)/l2(1)

其中，f0为驱动机构的驱动力，l1为驱动机构的输出轴与转轴之间的第一距离，l2为叶片段的待测部位与转轴之间的第二距离。

另一方面，本发明实施例提供了一种叶片稳定性测试工装，该稳定性测试工装包括：底座；夹紧装置，包括相对设置的第一立柱和第二立柱，第一立柱和第二立柱沿自身高度方向均具有相对的第一端和第二端，第一立柱和第二立柱的第一端相对于底座可转动；驱动机构，连接于第一立柱的第二端与第二立柱的第二端之间；其中，待测试的叶片段沿预定方向放置于第一立柱和第二立柱之间，以使叶片段沿自身长度方向的两端被夹紧装置夹持，夹紧装置通过驱动机构向叶片段的待测部位施加挤压力。

根据本发明实施例的一个方面，叶片段的待测部位为叶片的后缘，预定方向为叶片段的前缘对应于第一立柱和第二立柱的第二端放置、后缘对应于第一立柱和第二立柱的第一端放置的方向。

根据本发明实施例的一个方面，夹紧装置还包括相对设置的第一夹板和第二夹板，第一夹板与第一立柱固定连接，第二夹板与第二立柱固定连接，夹紧装置通过第一夹板和第二夹板夹持叶片段。

根据本发明实施例的一个方面，第一夹板上设置有第一通槽，第一通槽与叶片段被夹持的一端的横截面形状相适配，第二夹板上设置有第二通槽，第二通槽与叶片段被夹持的另一端的横截面形状相适配。

根据本发明实施例的一个方面，夹紧装置还包括一对固定座，一对固定座分别与第一立柱的第二端和第二立柱的第二端固定连接；驱动机构包括相互连接的本体部和输出轴，其中一个固定座与本体部连接，另一个固定座与输出轴连接。

根据本发明实施例的一个方面，底座包括基座和与基座固定连接的固定架，固定架上设置有一对转轴，第一立柱的第一端和第二立柱的第一端分别通过转轴与底座枢转连接。

根据本发明实施例的一个方面，固定架包括水平放置的第一梁和与第一梁相交设置的一对第二梁，第二梁上设置有转轴。

根据本发明实施例的一个方面，固定架还包括第三梁，第三梁的一端连接第一梁，另一端连接第二梁。

根据本发明实施例的一个方面，驱动机构为液压缸、气缸和电动推杆中的任一者。

本发明实施例提供的一种叶片稳定性测试方法，通过预先测试叶片段的稳定性来验证整个叶片的稳定性，降低了制作叶片的材料成本，缩短了叶片的设计周期，提高了叶片的验证效率。另外，本发明实施例提供的一种叶片稳定性测试工装，通过将叶片段按照预定方向放置于测试工装的夹紧装置中，并启动驱动机构带动夹紧装置向叶片段的待测部位施加挤压力，结构简单、易于实现。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是现有技术中的一种叶片稳定性测试方法的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种叶片稳定性测试方法的示意图；

图3是图2所示的一种叶片稳定性测试方法的流程框图；

图4是本发明实施例提供的一种叶片稳定性测试工装的结构示意图；

图5是图4所示的稳定性测试工装中的第一夹板的结构示意图。

图6是图4所示的稳定性测试工装去除一部分固定架的结构示意图；

图7是沿图4中方向a所示的稳定性测试工装的结构示意图。

其中，

10-底座；11-基座；111-固定槽；12-固定架；121-第一梁；122-第二梁；123-第三梁；13-转轴；

20-夹紧装置；21-第一立柱；22-第二立柱；23-第一夹板；231-第一通槽；24-第二夹板；25-固定座；a-第一端；b-第二端；

30-驱动机构；31-本体部；32-输出轴；l1-第一距离；l2-第二距离；f-叶片段的前缘；r-叶片段的后缘。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图2至图7对本发明实施例提供的叶片稳定性测试方法及测试工装进行详细描述。

请一并参阅图2和图3，本发明实施例提供了一种叶片稳定性测试方法，该稳定性测试方法包括：

步骤s1：提供待测试的叶片段b，在叶片段b的待测部位粘贴感测元件t。

为了缩短叶片的设计周期、提高叶片的验证效率，可以仅制作叶片中需要测量稳定性的那一部分叶片段b用于测试。感测元件t可以为应变片或者位移计，应变片用于测量待测部位受到挤压力后的应变值，位移计用于测量待测部位受到挤压力后的变形位移，感测元件t根据具体的测试需求而定。

步骤s2：将叶片段b沿预定方向放置于测试工装的夹紧装置20中，以使叶片段b沿自身长度方向的两端被夹紧装置20夹持。

步骤s3：启动测试工装的驱动机构30，以带动夹紧装置20向叶片段b的待测部位施加挤压力f，其中，夹紧装置20对应于叶片段的与待测部位相对的一端设置有转轴13。

步骤s4：获取由感测元件t测得的数据。

本发明实施例提供的叶片稳定性测试方法，通过预先测试叶片段b的稳定性来验证整个叶片的稳定性，不需要提供整个叶片进行测试，降低了制作叶片的材料成本，缩短了叶片的设计周期，提高了叶片的验证效率。

由于叶片在吊装过程中，其后缘易因叶片变形产生挤压形变，本申请中，为了测量整个叶片后缘的稳定性，可以预先测量叶片段b的后缘r的稳定性。叶片段b的待测部位为后缘r，将感测元件t粘贴在叶片段b的待测部位。预定方向为叶片段b的前缘f朝下、后缘r朝上放置的方向。

可以理解的是，为了测量叶片其他部位的稳定性，也可以将感测元件t粘贴在叶片段b的其他部位，并相应地更换叶片的预定方向，以测量相应数据。

进一步地，驱动机构30带动夹紧装置20向叶片段b的后缘r施加挤压力f。该挤压力f的大小可以通过杠杆原理计算出来。如图3所示，挤压力f的大小满足式(1)：

f＝(f0×l1)/l2(1)

其中，f0为驱动机构30的输出轴的驱动力，l1为驱动机构30的输出轴与转轴13之间的第一距离，l2为叶片段b的待测部位与转轴13之间的第二距离。待测部位为后缘r时，l2为叶片段b的后缘r与转轴13之间的第二距离。

下面结合附图详细描述上述叶片稳定性测试方法中采用的测试工装的具体结构。

参阅图4，本发明实施例提供的一种叶片稳定性测试工装，该稳定性测试工装包括：底座10、夹紧装置20和驱动机构30。

夹紧装置20包括相对设置的第一立柱21和第二立柱22，第一立柱21和第二立柱22沿自身高度方向均具有相对的第一端a和第二端b，第一立柱21和第二立柱22的第一端a相对于底座10可转动。

驱动机构30连接于第一立柱21的第二端b与第二立柱22的第二端b之间，其中，待测试的叶片段b沿预定方向放置于第一立柱21和第二立柱22之间，以使叶片段b沿自身长度方向的两端被夹紧装置20夹持。夹紧装置20通过驱动机构30向叶片段的待测部位施加挤压力。

本发明实施例提供的叶片后缘的稳定性测试工装，通过将叶片段b按照预定方向放置于测试工装的夹紧装置20中，并启动驱动机构30带动夹紧装置20向叶片段b的待测部位施加挤压力，结构简单、易于实现。

本申请中，为了测量整个叶片后缘的稳定性，可以预先测量叶片段b的后缘r的稳定性。即叶片段b的待测部位为叶片的后缘r，预定方向为叶片段b的前缘f对应于第一立柱21和第二立柱22的第二端b放置、后缘r对应于第一立柱21和第二立柱22的第一端a放置的方向。

可以理解的是，为了测量叶片其他部位的稳定性，也可以将感测元件t粘贴在叶片段b的其他部位，并相应地更换叶片的预定方向，以测量相应数据。

进一步地，夹紧装置20还包括相对设置的第一夹板23和第二夹板24，第一夹板23与第一立柱21固定连接，第二夹板24与第二立柱22固定连接，夹紧装置20通过第一夹板23和第二夹板24夹持叶片段b。

为了防止第一夹板23和第二夹板24划伤或者破坏叶片段b，可以采用木制材料制作第一夹板23和第二夹板24，以减小第一夹板23和第二夹板24与叶片段b之间的摩擦力。

具体地，参阅图5，为了防止叶片段b相对于第一夹板23和第二夹板24转动，第一夹板23上设置有第一通槽231，第一通槽231与叶片段b被夹持的一端的横截面形状相适配，第二夹板24上设置有第二通槽(图中未示出)，第二通槽与叶片段b被夹持的另一端的横截面形状相适配。以第一夹板23为例，第一通槽231的p1点对应于叶片段b的后缘r，p2点对应于叶片段b的前缘f。当叶片段b被夹持的两端的横截面形状相同时，第一通槽231与第二通槽的形状呈镜像设置。当叶片段b被夹持的两端的横截面形状不同时，第一通槽231与第二通槽的形状相似且呈镜像设置。

由此，叶片段b沿自身长度方向的一端穿过第一夹板23的第一通槽231、叶片段b沿自身长度方向的另一端穿过第二夹板24的第二通槽，并被夹持于第一立柱21和第二立柱22之间。

由于叶片段b被夹持的两端的横截面形状为复杂的曲线，当叶片段b的厚度较厚时，很难保证第一通槽231和第二通槽的加工精度。为了便于加工，第一夹板23和第二夹板24可以均设置为多层薄板复合结构。

另外，夹紧装置20还包括一对固定座25，一对固定座25分别与第一立柱21的第二端b和第二立柱22的第二端b固定连接；驱动机构30包括相互连接的本体部31和输出轴32，其中一个固定座25与本体部31连接，另一个固定座25与输出轴32连接。当驱动机构30的输出轴缩短时，可以带动第一立柱21和第二立柱22的第二端b绕各自的第一端a枢转并向内靠拢，使得第一夹板23和第二夹板24分别挤压叶片段b沿自身长度方向的两端，从而叶片段b的后缘r受到挤压而变形。

请一并参阅图6和图7，底座10包括基座11和与基座11固定连接的固定架12，固定架12上设置有一对转轴13，第一立柱21和第二立柱22的第一端a分别通过转轴13与底座10枢转连接。具体地，第一立柱21和第二立柱22的第一端a分别设置有贯穿转轴13的孔，第一立柱21和第二立柱22的第一端a通过孔轴配合均与底座10枢转连接。

根据前述叶片稳定性测试方法，驱动机构30带动夹紧装置20向叶片段b的后缘r施加挤压力f。该挤压力f的大小可以通过杠杆原理计算出来，如图7所示，挤压力f的大小满足式(1)：

f＝(f0×l1)/l2(1)

其中，f0为驱动机构30的输出轴32的驱动力，l1为驱动机构30的输出轴32与转轴13之间的第一距离，l2为叶片段b的后缘r与转轴13之间的第二距离。

驱动机构30可以为液压缸、气缸和电动推杆中的任一者。以驱动机构30为液压缸为例，液压缸与液压泵站(图中未示出)连接，启动液压泵，通过控制油压的大小控制液压缸的输出力的大小，也可以通过手动控制油压大小控制液压缸的输出力的大小，从而使液压缸向内收缩，进而使叶片段b的后缘r受到挤压而变形。

固定架12包括水平放置的第一梁121和与第一梁121相交设置的一对第二梁122，第二梁122上设置有转轴13。优选地，第二梁122垂直于第一梁121设置，以提高固定架12的支撑力。

进一步地，固定架12还包括第三梁123，第三梁123的一端连接第一梁121，另一端连接第二梁122。第三梁123为板状件，第一梁121、第二梁122和第三梁123形成稳定的三角形结构，进一步提高固定架12的支撑力，防止转轴13移动影响施加在叶片段b的后缘r上的挤压力大小。

另外，基座11上设置有固定槽111，固定架12通过放置于固定槽111内的紧固件与基座11固定连接。固定槽111可以为沿第一方向x延伸的倒置的t形槽，第一梁121沿与第一方向x相交的第二方向y铺设于基座11上，如图6所示，并且第一梁121设置有与倒置的t形槽对应的通孔，紧固件可以为地脚螺栓，地脚螺栓的螺帽放置于倒置的t形槽内，通过螺母与紧固件的配合将第一梁121与基座11固定在一起。地脚螺栓可以防止固定架12在基座11上移动。固定架12也可以通过焊接的方式固定于基座11上，不再赘述。

为了减轻稳定性测试工装的重量，并提高稳定性测试工装的刚度，夹紧装置20的第一立柱21、第二立柱22、底座10的固定架12均可采用工字钢设置，在满足结构强度的同时，最大限度保证经济性。工字钢也可以采用其它型面的钢材代替。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。